銅產業生態化低碳經濟發展模式
摘要：節能減排和建設環境友好型社會已成為人們的共識。銅產業如達到這一目標是一項值得研究的課題。通過對銅產業鏈的物質運動及其存在問題的具體分析，根據銅產業鏈系統和銅產業鏈生產工藝流程，完善產業鏈的企業組成，將物質、能量、水、技術和信息進行系統集成，并進行非物質化設計，使銅產業鏈上的物質、能源、廢棄物梯級循環利用，產業鏈條上的每一個節點和企業內部各工序節點實現生態化。通過對江銅集團產業鏈的實證分析，得出了科學地設計、按設計進行改造、加強企業管理、依靠科技創新是實現銅產業鏈生態化低碳發展根本途徑的結論。
關鍵詞：銅產業鏈;低碳經濟;發展模式;實現方式;生態化
一、研究背景。
降低能耗率以減少溫室氣體排放量，節約資源以謀求可持續發展和建設環境友好型社會已成為人們在經濟發展方面的共識。銅工業作為國民經濟的基礎產業，已形成以采礦、選礦、冶金、消費以及廢雜銅的回收與循環利用完整產業鏈。面臨新形勢，銅工業的發展還存在著諸如總能耗高、排放總量多和循環綜合利用難等方面的問題。探索銅產業鏈生態化低碳經濟發展模式，使銅產業鏈上的物質、能源、廢棄物梯級循環利用，產業鏈條上的每一個節點和企業內部各工序節點完成生態化[1-3]，實現銅產業鏈低能耗、低污染、低排放，減少溫室氣體排放是一項值得研究的課題。
二、銅產業鏈的物質運動及其存在問題分析。
銅產業鏈上的物質運動包括開采、選礦、冶金、消費，以及廢雜銅的回收與循環利用各環節排放出的物質運動，如圖1所示。
圖1 銅產業鏈的物質運動情況。
三、構建銅產業鏈生態化低碳發展模型。
我們根據銅產業鏈系統和銅產業鏈生產工藝流程，完善了產業鏈的企業組成，將物質、能量、水、技術和信息進行系統集成，并進行非物質化設計，構建了銅產業鏈生態化低碳發展模型[4-6]。對構建銅產業鏈系統生態化低碳發展模型解釋如下。
1)企業組成。根據銅資源分布和銅產業發展現狀，確定以銅為核心的采選冶企業，圍繞核心企業構建起共生企業，從而構建銅產業鏈生態化低碳發展的主體。
2)系統集成。針對構成銅產業鏈，以減量化、再利用、資源化為原則，通過物質集成、能量集成、水集成、技術集成和信息集成，使銅業生態化系統低碳運行。
a、物質集成。從銅產業鏈生產工藝流程分析生產過程，采用新工藝和新技術，使生產流程朝著簡單化、緊湊化、大型化、連續化和循環化的方向發展，實現物質集成，從而減少廢棄物的產生與排放，用較少的銅資源投入，最大限度可持續地利用銅再生資源，使銅資源利用效率最大化、工業廢物循環利用升值化、“三廢”產生最小化。
b、能量集成。運用以系統工程理論為指導、熱力學分析為基礎的能量集成技術[7-8]，對目前銅產業鏈生產過程系統的用能狀況進行診斷，發現“瓶頸” 問題，采用“能量集成策略”，并考慮過程的操作、控制、安全等因素，選擇與確定過程系統節能降耗改造方案，推廣先進的節能和環保技術，改變能源結構，淘汰或改造資源浪費、污染嚴重的落后生產工藝和裝備，實現能源梯級和循環利用，提高能源效率，減少二氧化碳的產生與排放。
c、水集成。水的原位再生和梯級利用是實現水集成的有效方法，其核心指導思想是“全過程控制、分散和集中相結合”，水梯級利用技術主要包括廠域梯級利用技術和區域梯級利用技術，建立工序內部、廠內、產業鏈各企業之間多級用水循環系統，提高水的循環利用率，采用先進工藝對循環水系統的排污水及其他排水進行有效處理，使銅產業鏈工業廢水資源化，實現銅產業鏈工業廢水“零”排放。
e、技術集成。技術集成是包括軟技術和硬技術的集合[9-10]。從銅產業鏈出發，依據生態設計的理念，把冶金高新技術、抗風險技術、廢物使用和交換技術、信息技術、管理技術等集成起來，建立最小化資源和能源消耗、最少廢物和污染物產生的高新技術系統，以實現銅業生態化低碳經濟發展模式的要求。
f、信息集成。建立完善的數據庫和信息管理系統，包括物質流信息、能源流、廢物流的信息，銅產業鏈上的相關企業生產信息、原材料信息、產品信息、技術信息、市場發展信息，以及法律法規信息、人才信息、相關領域的信息，形成銅業生態化低碳經濟發展模式的信息支持系統。
3)非物質化設計。[論文格式]指通過小型化、輕型化、使用循環材料和部件以及提高銅產品壽命，在相同或者更少的物質基礎上獲取最大價值的銅產品和服務，或者在獲取相同的銅產品和服務功能時，實現物質和能量的投入最小化。
4)銅業生態化低碳產業鏈設計。這是指依據工業生態學的原理，對采、選、冶、加工生產單位和為之服務單位組成的完整的產業鏈系統，進行物質、能量和信息鏈接所進行的最優化組合設計或改造。通過比照銅業生態化低碳發展模式，找出存在的差距和主要問題，下面我們通過對江銅產業鏈實地調研，對其產業鏈情況作對比分析。
四、對江銅產業鏈的實證分析。
我們對江銅產業鏈的物質運動情況進行了實地調研。江銅是一家以銅的采、選、冶煉、加工及相關業務為主的上市股份有限公司，擁有和控股6座礦山、1個銅冶煉廠、6個銅材加工廠和2個硫酸廠。江銅已建立從銅的采、選、冶到稀散金屬的回收較為完整的產業鏈體系，產業鏈上每一個環節都能遵循物質循環和能量流動基本規律：各生產裝備和產品前后連接，上游企業的廢料成為下游企業的原材料。整個產業鏈活動形成了“資源+產品+再生資源”的反饋循環過程，基本實現了最小的資源消耗和最小的環境代價的目標。其主要做法和經驗有介紹如下。
4.1 物質減量化。
物質減量化是指可能地減少資源消耗和廢棄物的產生，提高資源利用效率，從源頭上節約資源、減少污染。具體表現在：
1)優化采選工藝，提高回收率。江銅針對礦體復雜、品位低的特點，系統優化采礦選礦工藝，進行了“特大型低品位斑巖銅礦床采選綜合技術的研究與應用”的科研攻關，使江銅德興銅礦采選工藝由原設計邊界品位0?3%下降到0?25%，多回收銅金屬38?3萬t、黃金11?6t。
2)運用濕法技術，利用廢石。對永平銅礦等難選氧化礦，運用濕法冶金技術，[論文網]共生產合格電極銅870t;對德興銅礦品位在0?05% ～0?25%之間的低品位原生硫化礦展開濕法冶金提銅研究，建成了千噸級電極銅生產能力的濕法煉銅廠，有效回收了廢石中的銅資源，減少了銅離子對水體的污染。
4.2 物質再利用。
物質再利用是指盡可能地提高資源與能源的利用效率，減少污染物質和溫室氣體排放。
1)利用余熱發電。德興銅礦10萬t硫酸、江銅-甕福40萬t硫酸2個項目，利用制酸過程中的余熱每年可新增余熱發電量約1億kW·h，折合煤7萬t。貴溪冶煉廠利用閃速爐產生的高溫煙氣，建立配套設施，進行余熱發電達1億kW·h。江銅化工公司利用制酸產生的余熱發電，達1800萬kW·h/年、折合煤7272t，這樣減少了大量的溫室氣體排放。
2)節能降耗改造。德興銅礦實施節能降耗變頻改造項目，安裝的進口MP800圓錐破碎機，改變細碎作業環境和生產能力，年節省電能3435萬kW·h，折合1?2萬t標煤。引進22500T/D異抗壞血酸鈉出產線能量系統優化工程，每年減排二氧化硫32?03t。
3)綜合利用尾礦。武山銅礦采用分級尾砂充填井下采空區，減少尾礦庫的排入量，延長了尾礦庫的使用年限。銀山銅礦以尾砂為原料，開發鈣化磚和絹云母等產品。德興銅礦運用硫化提銅生物技術回收酸性廢水中的銅金屬，每年可提煉銅金屬550t。德興礦山新技術公司每年從尾砂庫中取砂15萬t，生產新型墻磚4500萬塊，年可減少粘土損失約10萬m3。
4.3 物質再循環。
再循環是指把廢棄物轉化為資源，提高資源的綜合利用。
1)回收廢氣，減少排放。貴溪冶煉廠采用先進工藝，通過回收SO2制酸，每年可生產100萬t高品質硫酸，硫的利用率達到96?83%，減少SO2排放量66萬t，還在制氧車間所排出的氣體中回收液態氮氣和氬氣。
2)回收稀散金屬，減少廢渣。貴溪冶煉廠轉爐進行了二期工程改造，改進了工藝流程，使轉爐渣選礦能力達到600t/日，經進一步改造，提高到750t/日，每年回收銅金屬0?8萬t;對制酸產生的含砷廢渣，引進的全濕法提砷工藝，每年提取三氧化二砷0?1萬t;江銅新材料公司運用高新技術，從各種尾渣中回收硫酸銅、銅冶金粉末和稀有稀散金屬、碲、錸等。
3)回收雜銅廢銅，減少資源浪費。江銅大力回收雜銅廢銅，并引進了傾動式陽極爐，年產陽極銅10萬t。江銅銅達公司采用鼓風爐技術回收不易處理的廢銅，年產銅2?5萬t。江銅還對廢棄電動輪胎進行翻新，對廢潤滑油進行提煉，循環利用廢舊物資，節約資源和能源。
4)回收廢水，充分利用資源。為使碎礦防塵水最大限度地得到利用，成功地將約3000m3/d的碎礦防塵水、設備冷卻水和地面衛生水引入瓦爾曼泵池，直接城為磨浮工藝用水，回收有價礦物，減輕尾礦輸送負荷。對精礦濃密池溢流水進行改造，確保3個濃密池溢流水全部進入濃密溢流回水泵池，把酸性廢水用于選硫工藝，把尾礦庫的堿性廢水用于選銅工藝，其余酸性廢水引入尾礦庫與庫中的堿性廢水中和，達到以廢治廢的目的，實現選礦廢水最大資源化目標。從實地調研情況來看，江銅集團產業鏈正朝著生態化低碳發展模式邁進，但離理想發展模式還有差距，只有經過不斷的努力，才能實現銅產業鏈生態化低碳發展的目標。
五、結論。
通過對江銅產業鏈的實證分析，銅產業鏈實現生態化低碳發展模式的根本途徑匯總如下。
1)科學地設計。按銅產業鏈生態化低碳發展模式進行科學的設計，首先考慮銅產業鏈上各企業之間物質循環，上道工序為下道工序提供資源，使銅產業鏈做到盡量少的廢棄排放;其次考慮將物質、能量、水、技術和信息進行系統集成設計，形成環路;最后考慮節能問題。這三個方面綜合考慮進行銅產業鏈生態化低碳發展模式的設計。
2) 按設計進行改造。按上述設計進行改造，把冶金高新技術、抗風險技術、廢物使用和交換技術、信息技術、管理技術，應用到技術改造項目之中去，實現銅產業鏈的資源利用率最大化、能源消耗率最小化、污染物和溫室氣體產生少量化的目標，以滿足銅產業鏈生態化低碳經濟發展模式的要求。
3)加強企業管理。銅產業應認真執行政府所制定的法律法規和各項政策，銅企業應自覺地將環境成本納入自身的各項決策和運行過程之中去，加強企業日常管理，特別是強化現場管理，做到物流有序、操作規范，切實落實崗位責任制，建立激勵與約束長效機制，使銅產業鏈做到低碳排放和生態化發展。
4)依靠科技創新。銅產業鏈各環節生產技術和工藝方面要依靠科技的進步，不斷開發資源節約型和環境友好型的生產工藝和技術，因為科技創新是動態的，當科技取得階段成果時，實時地加以應用，不斷地提高銅產業鏈的物質和能量的使用效率，不斷地降低物質和能量的消耗，減少污染物和溫室氣體的排放量，實現銅產業鏈又快又好地發展。
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